特表 2024-542876 ウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-15

(54)【発明の名称】ウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20241108BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 642D

H01L21/304 642E

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024558167

(86)(22)【出願日】2022-11-09

(85)【翻訳文提出日】2024-06-19

(86)【国際出願番号】 CN2022130779

(87)【国際公開番号】W WO2023066406

(87)【国際公開日】2023-04-27

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520128152

【氏名又は名称】杭州▲衆▼硅▲電▼子科技有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】徐 梟宇

(72)【発明者】

【氏名】楊 淵思

【テーマコード（参考）】

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F157AA03

5F157AB03

5F157AB13

5F157AB34

5F157AB91

5F157BB02

5F157BB73

5F157CF02

5F157CF42

(57)【要約】

本発明は、ウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置を開示し、洗浄槽と、洗浄槽内に平行に設けられ、かつ駆動ユニットの駆動により自身の中心線の周りを周方向に回転可能であり、長さが６０ｍｍ～３５０ｍｍである第１主動軸および第２主動軸と、を含む。第１主動軸上に長さ方向に沿って少なくとも２つの第１係止溝が設けられ、第２主動軸上に長さ方向に沿って少なくとも２つの第２係止溝が設けられ、当該第２係止溝は第１係止溝に対応して設けられる。複数枚のウェハがそれぞれ第１係止溝と第２係止溝との連係により載置可能であり、第１主動軸および第２主動軸はウェハの中心軸の両側にそれぞれ位置するように構成され、第１主動軸および第２主動軸は同じ方向に回転し、複数枚のウェハを同時に摩擦駆動して洗浄を実現することができる。本発明による洗浄槽は、複数枚のウェハを置いて同時に洗浄することができ、同等の洗浄効率を確保することを前提として、洗浄槽の占有面積を最小化してウェハ洗浄の効果の整合性を確保する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置であって、内部に洗浄液およびメガソニック発生装置（３１）を有する洗浄槽（３）と、前記洗浄槽（３）内に平行に設けられ、かつ駆動ユニット（４）の駆動により自体の中心線の周りを周方向に回転可能な第１主動軸（１）および第２主動軸（２）と、を含み、
前記第１主動軸（１）および前記第２主動軸（２）は、６０ｍｍ～３５０ｍｍの長さを有し、
前記第１主動軸（１）には、長さ方向に沿って少なくとも２つの第１係止溝（１１）が設けられ、前記第２主動軸（２）には、長さ方向に沿って少なくとも２つの第２係止溝（２１）が設けられ、前記第２係止溝（２１）は前記第１係止溝（１１）に対応して設けられ、
複数枚のウェハ（５）が、それぞれ前記第１係止溝（１１）と前記第２係止溝（２１）との連係によって載置可能であり、かつ前記第１主動軸（１）と前記第２主動軸（２）とが、それぞれ前記ウェハ（５）の中心軸の両側に位置するように構成され、
前記第１主動軸（１）と前記第２主動軸（２）は同じ方向に回転し、複数枚の前記ウェハ（５）を同時に摩擦駆動して回転させ、洗浄を実現することができる、
ことを特徴とするウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置。

【請求項2】

少なくとも２つの位置決め溝（６３）が設けられた従動軸（６）をさらに含み、前記位置決め溝（６３）と前記第１係止溝（１１）、前記第２係止溝（２１）は同一の垂直面内に位置し、前記ウェハ（５）のエッジ部は位置決め溝（６３）内に落ちる、
ことを特徴とする請求項１に記載のウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置。

【請求項3】

前記従動軸（６）が、前記ウェハ（５）の下方に位置し、かつ前記ウェハ（５）の中心軸からずれて配置されるように構成される、
ことを特徴とする請求項２に記載のウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置。

【請求項4】

前記位置決め溝（６３）の内壁と前記ウェハ（５）との間に、隙間が形成される、
ことを特徴とする請求項２に記載のウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置。

【請求項5】

前記位置決め溝（６３）の側面は、前記ウェハ（５）と接触することにより、前記従動軸（６）を回転させ、前記従動軸（６）は、回転数検出ユニット（６４）に外接してウェハ（５）の回転速度をモニターし、前記位置決め溝（６３）の底面と前記ウェハ（５）との間に隙間がある、
ことを特徴とする請求項２に記載のウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置。

【請求項6】

前記第１主動軸（１）と前記第２主動軸（２）の回転速度は同じである、
ことを特徴とする請求項１に記載のウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置。

【請求項7】

前記第１主動軸（１）および／または前記第２主動軸（２）の一端は、前記洗浄槽（３）の側壁に接続され、その他端は、前記駆動ユニット（４）に接続され、あるいは、前記第１主動軸（１）および／または前記第２主動軸（２）の一端は、前記洗浄槽（３）内に宙に浮いた状態で設けられ、その他端は、前記駆動ユニット（４）に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載のウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置。

【請求項8】

前記従動軸（６）は、第１軸体（６１）と第２軸体（６２）を含み、前記第１軸体（６１）と前記第２軸体（６２）は、同軸に設けられ、かつ両者の隣り合う一端は、宙に浮いた状態で設けられる、
ことを特徴とする請求項２に記載のウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置。

【請求項9】

前記第１主動軸（１）および／または前記第２主動軸（２）は、同軸に設置され、かつそれぞれ前記駆動ユニット（４）によって回転して駆動される左側軸体と右側軸体とを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置。

【請求項10】

前記左側軸体と前記右側軸体の回転速度が異なる、
ことを特徴とする請求項９に記載のウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体集積回路チップの製造技術分野に属し、特にウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置に関する。

【背景技術】

【0002】

各プロセスユニットの洗浄機能は、ウェハ上の研磨液の残留物や汚れ粒子を除去することであり、メガソニック洗浄ユニット、ブラッシング洗浄ユニット、および乾燥ユニットの３つのプロセスユニットがある。ここで、メガソニック洗浄の原理は、高周波交流電源から高周波振動電流を発生させ、変換器を通して機械的振動波に変換して洗浄媒体に伝搬させることにより、液中にキャビテーションと音波流の２つの現象を発生させ、両現象の合力でウェハ表面に付着した粒子を除去するというものである。メガソニック洗浄は、表面へのダメージが小さく、０．２μｍ以下の粒子を除去することができる。

【0003】

従来（ＣＮ２０６９６６２２０Ｕ）では、ウェハを洗浄槽内に置き、複数枚のウェハを仕切板で仕切り、メガソニックで洗浄することが知られている。この態様のウェハは洗浄槽内で静止しており、洗浄の均一性、整合性に劣る。

【0004】

化学機械平坦化（ＣＭＰ）装置に対して単位時間当たりのスループットに対する要求は、現在、ますます高くなっており、従来の単一溝のモノリシックメガソニック洗浄モードの作業効率は、洗浄の要求を満たさない。スループットを上げるためにモノリシックメガソニック洗浄槽を複数枚置くと、メガソニック洗浄の占める空間が大きくなりすぎるとともに、搬送距離が長くなり、搬送効率が低下し、生産要求に応えられない。

【発明の概要】

【0005】

本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数枚のウェハを同時に洗浄でき、高いスループットを満足し、洗浄の均一性および整合性を確保できるウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置を提供することである。

【0006】

本発明がその技術的課題を解決するために採用する技術手段は以下の通りである。
ウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置であって、
内部に洗浄液およびメガソニック発生装置を有する洗浄槽と、
洗浄槽内に平行に設けられ、かつ駆動ユニットの駆動により自体の中心線の周りを周方向に回転可能な第１主動軸および第２主動軸と、を含む。

【0007】

上記第１主動軸および第２主動軸は、６０ｍｍ～３５０ｍｍの長さを有する。

【0008】

上記第１主動軸には、長さ方向に沿って少なくとも２つの第１係止溝が設けられ、上記第２主動軸には、長さ方向に沿って少なくとも２つの第２係止溝が設けられ、当該第２係止溝は、第１係止溝に対応して設けられる。

【0009】

複数枚のウェハが、それぞれ第１係止溝と第２係止溝との連係によって載置可能であり、かつ上記第１主動軸と第２主動軸とが、それぞれウェハの中心軸の両側に位置するように構成される。

【0010】

第１主動軸と第２主動軸は同じ方向に回転し、複数枚のウェハを同時に摩擦駆動して回転させ、洗浄を実現することができる。

【0011】

さらに、少なくとも２つの位置決め溝が設けられた従動軸を含み、当該位置決め溝と第１係止溝、第２係止溝は同一の垂直面内に位置し、ウェハのエッジ部は位置決め溝内に落ちる。

【0012】

本発明の洗浄槽は、複数枚のウェハを置いて同時に洗浄することができ、同等の洗浄効率を確保することを前提として、洗浄槽の占有面積を最小化してウェハ洗浄の効果の整合性を確保する。複数枚のウェハを洗浄する場合、洗浄槽における洗浄液の使用量を節約し、コストを低減することができる。ウェハの移載については、１組のロボットアームを支持して同時に複数枚のウェハを出し入れすることができ、移載がより便利である。

【0013】

さらに、上記従動軸は、ウェハの下方に位置し、かつウェハの中心軸からずれて配置されるように構成される。メガソニック洗浄装置とウェハ５との距離が相対的に短く、洗浄効果がより高い。

【0014】

さらに、上記位置決め溝の内壁とウェハとの間に、隙間が形成される。ウェハの回転に対する摩擦抵抗が小さくなり、位置決め溝がウェハの過度のバタツキを規制することができる。

【0015】

さらに、上記位置決め溝の側面は、ウェハと接触することにより、上記従動軸を回転させ、従動軸は、回転数検出ユニットに外接してウェハの回転速度をモニターし、上記位置決め溝の底面とウェハとの間に隙間がある。ウェハは、ウェハの回転速度のモニターを容易にするために、位置決め溝を介して従動軸を同期して回転させる。位置決め溝の底面がウェハに接触せず、加工精度が低下して加工し易くなる。

【0016】

さらに、上記第１主動軸と第２主動軸の回転速度は同じである。

【0017】

さらに、上記第１主動軸および／または第２主動軸の一端は、洗浄槽の側壁に接続され、その他端は、駆動ユニットに接続され、あるいは、上記第１主動軸および／または第２主動軸の一端は、洗浄槽内に宙に浮いた状態で設けられ、その他端は、駆動ユニットに接続される。

【0018】

さらに、上記従動軸は、第１軸体と第２軸体を含み、当該第１軸体と第２軸体は、同軸に設けられ、かつ両者の隣り合う一端は、宙に浮いた状態で設けられる。

【0019】

さらに、上記第１主動軸および／または第２主動軸は、同軸に設けられ、かつそれぞれ駆動ユニットによって回転して駆動される左側軸体と右側軸体とを含む。第１主動軸の左側軸体と第２主動軸の左側軸体とを連係して１ロットのウェハの回転洗浄に使用し、第２主動軸の左側軸体と第２主動軸の右側軸体とを連係して他ロットのウェハの回転洗浄に使用し、２ロットのウェハの回転は相対的に独立し、回転速度を異ならせることができ、１つの洗浄槽内で２つの異なる洗浄リズムを実現する目的を達成し、洗浄形式をより多様化し、使用の柔軟性を高めることができる。

【0020】

さらに、上記左側軸体と右側軸体の回転速度が異なる。

【0021】

本発明の有益な効果は、洗浄槽に複数枚のウェハを置いて同時に洗浄することができ、同等の洗浄効率を確保することを前提として、洗浄槽の占有面積を最小化してウェハ洗浄の効果の整合性を確保する。より高いスループットの要求を満たす。洗浄槽内でウェハを回転させることで、洗浄の均一性および整合性が悪いという問題を解決した。複数枚のウェハを洗浄する場合、洗浄槽における洗浄液の使用量を節約し、コストを低減することができる。ウェハの移載については、１組のロボットアームを支持して同時に複数枚のウェハを出し入れすることができ、移載がより便利である。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態１による配列式メガソニック洗浄装置の斜視図である。

【図2】本発明の実施形態１による配列式メガソニック洗浄装置の平面図である。

【図3】本発明の実施形態１による配列式メガソニック洗浄装置の横断面図である。

【図4】本発明の実施形態１による配列式メガソニック洗浄装置の縦断面図である。

【図5】本発明の実施形態１による配列式メガソニック洗浄装置の洗浄槽を除いた斜視図である。

【図6】本発明の実施形態２による配列式メガソニック洗浄装置の平面図である。

【図7】本発明の実施形態２による配列式メガソニック洗浄装置の横断面図である。

【図8】本発明の実施形態２による配列式メガソニック洗浄装置の洗浄槽を除いた斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

当業者が本発明の方法をより良く理解するために、以下、本発明の実施形態における図面と合わせて、発明の実施形態における技術的解決手段を明確且つ完全に説明する。明らかに、説明される実施形態は、本発明の実施形態の一部に過ぎず、全ての実施形態ではない。本発明における実施形態に基づいて、当業者が創造的な労力を要することなく、得られた全ての他の実施形態は、何れも本発明の請求範囲に属するべきである。

【0024】

実施形態１
ウェハを洗浄するための配列式メガソニック洗浄装置であって、
内部に洗浄液を有し、底部にメガソニック発生装置３１を備えた洗浄槽３と、
洗浄槽３内に設けられ、駆動ユニット４の駆動により自体の中心線の周りを周方向に回転可能な、６０ｍｍ～３５０ｍｍの軸方向長さを有する第１主動軸１と、
洗浄槽３内に第１主動軸１と平行に設けられ、駆動ユニットにより自体の中心線の周りを周方向に回転可能な、６０ｍｍ～３５０ｍｍの軸方向長さを有する第２主動軸２と、を含む。ここで、駆動ユニットは、第１主動軸１の駆動ユニットと共通でも、第１主動軸の駆動ユニットと異なっていてもよい。

【0025】

第１主動軸１には、その長さ方向に沿って少なくとも２つの第１係止溝１１が設けられる。

【0026】

第２主動軸２には、その長さ方向に沿って少なくとも２つの第２係止溝２１が設けられ、当該第２係止溝２１は第１係止溝１１に対応して設けられる。ここでの対応は、第１係止溝１１と第２係止溝２１の数が対応し、かつ位置も対応することを指す。具体的には、洗浄槽３の側壁への第１係止溝１１の投影と洗浄槽３の側壁への第２係止溝２１の投影とが重なり、または少なくとも部分的に重なることを指す。

【0027】

これにより、２枚以上のウェハ５は、それぞれ第１係止溝１１と第２係止溝２１との連係によって載置可能であり、かつ上記第１主動軸１と第２主動軸２とは、それぞれウェハ５の中心軸の両側に位置するように構成される。すなわち、各ウェハ５は、それぞれ対応する１組の第１係止溝１１と第２係止溝２１に載置され、ウェハ５の側壁は、第１係止溝１１と第２係止溝２１との底壁に接触する。

【0028】

第１主動軸１と第２主動軸２は同じ方向に回転し、摩擦力によってウェハ５を同時に駆動して回転させることができ、これによりウェハ５の回転洗浄が実現される。

【0029】

もちろん、第１係止溝１１および第２係止溝２１と同じ垂直平面内に位置する少なくとも２つの位置決め溝６３が設けられた従動軸６を備えることも可能である。より具体的には、位置決め溝６３と第１係止溝１１、第２係止溝２１とは、数が対応し、位置も対応している。ウェハ５のエッジ部が位置決め溝６３内に落ちる。

【0030】

従動軸６は、ウェハ５の下方に位置し、かつウェハ５の中心軸からずれて配置されるように構成されている。したがって、メガソニック洗浄装置３１とウェハ５との距離が相対的に短く、洗浄効果がより高い。

【0031】

位置決め溝６３の内壁とウェハ５との間に隙間が形成される。このとき位置決め溝６３の底壁とウェハ５の側壁との間に隙間があり、位置決め溝６３の側壁とウェハ５の表面との間にも隙間がある。

【0032】

もちろん、他の形態では、位置決め溝６３の側面がウェハ５の表面に接触して、摩擦力により従動軸６を回転させるが、位置決め溝６３の底面とウェハ５との間には隙間がある。このとき、従動軸６は、回転数検出ユニット６４に外接しており、従動軸６はウェハ５によって同期して回転するため、従動軸６の回転速度をモニターすることによりウェハ５の回転速度を間接的にモニターすることができる。

【0033】

より具体的には、本実施形態では、図１～図５に示すように、第１主動軸１と第２主動軸２は、同じ駆動ユニット４から動力を供給され、言い換えると、第１主動軸１と第２主動軸２の回転速度は同じである。第１主動軸１および第２主動軸２と、駆動ユニット４との接続方式は、モータ直接駆動、ベルト伝動などであってもよく、特に限定されない。

【0034】

かつ第１主動軸１の一端は洗浄槽３の側壁と回転接続し、その他端は駆動ユニット４と接続し、第２主動軸２は第１主動軸１と平行に設けられ、その一端は洗浄槽３の側壁と回転接続し、その他端は駆動ユニット４と接続する。従動軸６は、両端がいずれも洗浄槽３の側壁に接続されている。

【0035】

他の実施形態において、上記構成は、第１主動軸１の一端が駆動ユニット４に接続され、その他端が洗浄槽３の側壁に回転接続されず、洗浄槽３内に宙に浮いた状態で設けられ、第２主動軸２の一端が駆動ユニット４に接続され、その他端が洗浄槽３の側壁に回転接続されず、洗浄槽３内に宙に浮いた状態で設けられ、従動軸６の一端が洗浄槽３の側壁に接続され、その他端が洗浄槽３内に宙に浮いた状態で設けられるように置き換えてもよい。

【0036】

もちろん組み合わせてもよく、すなわち同一の洗浄槽３内に、第１主動軸１の一端が駆動ユニット４に接続され、その他端が洗浄槽３内に宙に浮いた状態で設けられ、第１主動軸１の一端が駆動ユニット４に接続され、その他端が洗浄槽３の側壁に接続され、第２主動軸２の一端が駆動ユニット４に接続され、その他端が洗浄槽３の側壁に回転接続され、第２主動軸２の一端が駆動ユニット４に接続され、その他端が洗浄槽３内に宙に浮いた状態で設けられ、従動軸６の一端が洗浄槽３の側壁に接続され、その他端が洗浄槽３内に宙に浮いた状態で設けられ、従動軸６の両端がいずれも洗浄槽３の側壁に接続され、第１主動軸１と第２主動軸２は同一の駆動ユニット４によって駆動され、第１主動軸１と第２主動軸２は異なる駆動ユニット４によって駆動され、従動軸６を設置せず、この９つの特徴の間は任意に組み合わせることができ、制限されない。３枚のウェハ５は、第１主動軸１上の３つの第１係止溝１１と、第２主動軸２上の３つの第２係止溝２１との間にそれぞれ係止され、第１主動軸１と第２主動軸２とが同じ方向に回転する場合、３枚のウェハ５は同時に回転し、回転と同時に洗浄が行われる。

【0037】

図４に示すように、従動軸６は、ウェハ５の下方で、第１主動軸１と第２主動軸２との間に位置し、かつウェハ５の中心軸からずれている。したがって、従動軸６がウェハ５の中心軸に位置することに対して、第１主動軸および第２主動軸の間の距離を最大にし、ウェハ５の安定性を確保した上で、洗浄槽３の底部のメガソニック洗浄装置３１とウェハ５との間の距離を比較的最短にすることができ、洗浄効果をより良好にすることができる。

【0038】

ウェハ洗浄の効果の整合性を確保するためには、各洗浄槽３内の洗浄液における薬液毎に複雑な閉ループの流量制御を行って洗浄液の配合比を精密に確保する必要があり、同一の洗浄槽３で複数枚のウェハ５を洗浄することにより、各ウェハ５が同じ配合比の洗浄液にあることを確保することができ、洗浄の整合性を確保し、液体配合コストを低減することができる。また、１つの洗浄槽３に複数枚のウェハ５と複数の洗浄槽とを収容し、１槽に１枚のウェハを収容する場合に比べて、洗浄液の総容積が小さい。一つの洗浄槽３に複数枚のウェハ５が配置され、各ウェハ５の間隔が小さく、１組のロボットアームを支持して同時に複数枚のウェハ５を出し入れすることができる。

【0039】

実施形態２
図６～図８に示すように、本実施形態と実施形態１との相違点は、第１主動軸１が同軸に配置された左側軸体１２と右側軸体１３を含み、両者の隣り合う一端が宙に浮いた状態で設けられ、第２主動軸２が同軸に配置された左側軸体２２と右側軸体２３を含み、両者の隣り合う一端が宙に浮いた状態で設けられ、第１主動軸１の左側軸体１２と第２主動軸２の左側軸体２２が同一の駆動ユニット４により同期回転して駆動され、第１主動軸１の右側軸体１３と第２主動軸２の右側軸体２３が他の駆動ユニット４により同期回転して駆動される点である。

【0040】

したがって、第１主動軸１の左側軸体１２と右側軸体１３の回転速度は同じでなくてもよく、第２主動軸２の左側軸体２２と右側軸体２３の回転速度は同じでなくてもよい。

【0041】

従動軸６は、同軸に配置された第１軸体６１と第２軸体６２とからなり、第１軸体６１と第２軸体６２の隣り合う一端が宙に浮いた状態で設けられる。

【0042】

１ロットのウェハ５は、第１主動軸１の左側軸体１２の第１係止溝１１と、第２主動軸２の左側軸体２２の第２係止溝２１との間に置かれると同時に、第１軸体６１上の位置決め溝６３に連係して回転洗浄を行う。

【0043】

別のロットのウェハ５は、第１主動軸１の右側軸体１３の第１係止溝１１と、第２主動軸２の右側軸体２３の第２係止溝２１との間に置かれると同時に、第２軸体６２上の位置決め溝６３に連係して回転洗浄を行う。

【0044】

したがって、２ロットのウェハ５は、それぞれ異なる駆動ユニット４によって回転して駆動されて洗浄され、回転洗浄の速度は、異なってもよく、相対的に独立した洗浄リズムを形成し、異なる洗浄要求に対応する。

【0045】

もちろん、第１主動軸１を左側軸体１２と右側軸体１３に、第２主動軸２を左側軸体２２と右側軸体２３に、従動軸６を第１軸体６１と第２軸体６２にそれぞれ分けたが、これら３つの特徴は実施形態１における９つの特徴と任意に組み合わせることができ、限定されるものではない。

【0046】

上記の具体的な実施形態は、本発明を解釈して説明するためのものであり、本発明を制限するものではない。本発明の精神や特許請求の範囲により請求される範囲内で、本発明に対して行われる任意の修正や変更は、何れも本発明の請求範囲に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】